[发明专利]直流配电网网架结构与分布式光伏多目标协同优化方法

说明书

本发明涉及电力系统网络优化技术，具体涉及直流配电网网架结构与分布式光伏多目标协同优化方法，考虑了光伏出力与负荷功率不确定因素之间的相关性，采用二维高斯混合模型GMM对源荷联合概率分布进行建模，由接受拒绝采样法构建了典型场景集。对电力电子设备建立了潮流模型与损耗模型，从而确定了直流配网的潮流边界条件。建立了以系统年运行成本，分布式光伏收益，配电网供电质量，环境及节能减排效益为多目标的双层优化模型，采用多目标粒子群算法MOPSO与所有生成树算法AST对上下层模型的优化变量，即光伏接入容量与网架结构同时优化。该方法能对直流配电网网架结构与分布式光伏多目标协同优化，对直流配电网规划具有重要意义。

技术领域

本发明属于电力系统网络优化技术领域，尤其涉及直流配电网网架结构与分布式光伏多目标协同优化方法。

背景技术

光伏并网方式分为集中式与分布式两种。集中式光伏远距离输电损耗较大，且囿于储能技术短期内难以突破，大规模光伏电站存在严重的弃光现象，造成资源与经济上的浪费。使得光伏产业发展重心向分布式倾斜。

相比交流配电网，直流配电方式对光伏等直流型电源具有更好的适应性。此外，直流供电将便于电动汽车充电站，数据中心等新型直流负荷更加广泛地接入电网。因此，含高比例分布式光伏(Distributed Photovoltaic，DPV)的直流配网将是未来配电系统的重要形态。现有直流配网相关研究主要集中于控制保护与能量管理技术，缺乏网架结构与分布式光伏接入的系统优化研究^[1]。交流系统状态由源荷分布决定；直流系统普遍存在电力电子装置，其系统状态是源荷分布与各电力电子装置的控制策略综合作用的结果，使得约束条件与交流配网不同。此外，配电网的电气距离短，装置损耗相较于网损来说不可忽略，相应的经济性目标函数较交流配网也存在差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏接入容量与网架结构同时优化的方法。本发明依托“分布式光伏多端口接入直流配电系统关键技术和装备 (2018YFB0904100)”项目，所属课题“直流并网分布式光伏与系统的相互影响及集成设计技术(2018YFB0904101)。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：直流配电网网架结构与分布式光伏多目标协同优化方法，包括以下步骤：

步骤1、构建配电网源荷场景；

步骤1.1、建立源荷概率模型，在模型中引入源荷变量之间的相关性，采用二维高斯混合模型GMM对源荷联合概率分布进行建模；

步骤1.2、构建源荷场景集，通过步骤1.1得到源荷二维高斯混合模型GMM，采用接受-拒绝采样法构建源荷场景集；

步骤2、建立电力电子设备的潮流及损耗模型；

步骤2.1、建立电压源型换流器潮流计算模型及损耗模型；

步骤2.2、建立DC-DC变换器潮流计算模型及损耗模型；

步骤3、直流配电网架结构与分布式光伏协同优化包括以下步骤：

步骤3.1、建立直流配电网架结构与分布式光伏协同优化多目标双层模型；

步骤3.1.1、上层模型的优化变量为分布式光伏的接入容量，包含4个优化目标：年运行成本最小化、电能质量最优、经济收益最大化、分布式光伏项目创造的环境与节能效益最大；

步骤3.1.2、下层模型的优化变量为网架结构，优化目标为年运行成本；

步骤3.2、求解双层优化模型；

步骤3.2.1、采用所有生成树算法产生所有可行拓扑集合，当可行拓扑集规模较小时，采用遍历法可直接找到下层目标函数的全局最优解；若可行拓扑数量较多，采用模拟退火法寻优；